第3讲数字测图系统硬件设备
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数字测图硬件全站仪
2.自动补偿设备——双轴液体补偿装置
实质是测量倾斜角度的传 感器。 ➢单轴：竖轴倾斜对垂直角的 影响 ➢双轴：竖轴倾斜对垂直角和 水平角的影响 ➢三轴：除补偿竖轴外，还补 偿横轴及视准轴误差对水平角 的影响
双轴补偿范围一般在3′以内。
3.光电测角系统
采用电子度盘自动计数、自动处理数据、自动显示 及输出数据。
第二章 数字测图硬软件
§ 2.1 计算机 § 2.2 全站仪 § 2.3 GPS接收机 § 2.4 扫描仪 § 2.5 数字化仪 § 2.6 绘图仪 § 2.7 软件系统
§2.2 全站仪
§2.2.1 全站仪概述 §2.2.2 全站仪的数据通讯 §2.2.2 全站仪的使用要点
2.2.1 全站仪概述
录的粗差； 2、利用全站仪中的微处理器,通过传感器可以自动的改正仪器轴
系误差,提高测量精度； 3、距离改正,高差计算和坐标计算在仪器上自动完成,减少了内
业计算工作量； 4、角度测量中自动扫描整个度盘,并求出平均值作为结果,消除
了度盘的刻划误差和偏心差；
分类（按结构形式）
（1）组合式（分离式、积木式）
目前，大多数全站仪利用红外光作为载波，采取相位法测距方式。
合作目标——棱镜（全反射棱镜、反光镜）
在利用反射棱镜（或者反射片）作为反射物进行测距时，反 射棱镜接收全站仪发出的光信号，并将其反射回去。全站仪发出 光信号，并接收从反射棱镜反射回来的光信号，计算光信号的相 位移等，从而间接求得光通过的时间，最后测出全站仪到反射棱 镜的距离。
要求mD 3mm
1 mD 2 cmt mt 2 1011 s
c 3108 m s
一般只能达到108
视频：2-1全站仪距离测量（3分钟）
数字测图基本方法
摄影测量数字测图法
总结词
高分辨率、非接触性
详细描述
摄影测量数字测图法是一种基于摄影技术的数字测图方法。通过航空或地面摄影获取地 形影像，然后利用摄影测量技术，提取地形点的三维坐标，并利用数据传输和处理技术， 将测量数据转化为数字地图。该方法具有高分辨率和非接触性的特点，适用于难以接触
的地区或危险地形的测量。
精度要求
数字测图对测量精度的要求很高，包括平面精度和高度精度 。平面精度指地形图中地物点的相对位置精度，高度精度指 地形图中地貌点的绝对高程精度。
误差来源
数字测图的误差来源主要包括仪器误差、人为误差和环境误 差。仪器误差包括全站仪、GPS等测量仪器的误差，人为误 差包括观测和记录误差，环境误差包括大气折射、地球曲率 等影响。
REPORTING
WENKU DESIGN
数字测图的基本概念
数字测图
利用全站仪、GPS等测量仪器， 获取地形、地物等空间信息，通 过计算机软件处理，最终以数字
形式表示地形图的测量方法。
数字地图
以数字形式存储和表示地形图的地 图，可以通过计算机软件进行显示、 编辑和处理。
数字测图系统
由测量仪器、数据采集和处理软件、 计算机硬件和软件等组成的系统， 用于实现数字测图。
GPS-RTK数字测图法
总结词
覆盖广、实时动态
详细描述
GPS-RTK数字测图法是一种基于全球定位系统（GPS）技术的数字测图方法。通过实时动态差分（RTK） 技术，能够实时获取地形点的三维坐标，并利用数据传输和处理技术，将测量数据转化为数字地图。该方 法具有覆盖范围广、实时动态的特点，适用于大规模的地形测量和地图更新。
扩展性原则
选择的数字测图软件和硬件设备应具 有一定的扩展性，以便于未来升级和 扩展功能。
第三讲、数字测图技术设计书的编写
大地坐标系
独立平面直角坐标系 高斯-克吕格平面直角坐标系 高程系
地球是一个不可展曲面演示
– – – – – – – – – –
(2) 国家高程系统 我国有两个国家高程系统。 1) 1956年黄海高程系 1954年在青岛市观象山建立水准原点， 采用青岛大港验潮站一号军用码头 1950年~1956年7年的潮汐记录资料 推算出的大地水准面为基准 引测出水准原点的高程为72.289m。 以该大地水准面为高程基准 建立的高程系——1956年黄海高程系。
第四节、用水平面代替水准面的限度
一、地球曲率对水平距离的影响
实践表明： 当两点间的距离为1，而当代精 密测距仪的测距精度也只有1/100万，因此，在 半径为10km的范围内进行测量时，可以用水平 面代替水准面。
第四节、用水平面代替水准面的限度
一、地图的概念 二、地形图的内容 地形、地貌 三、地形图比例尺（比例尺精度）
2) 铁路、公路建设的测量工作
①
测绘路线附近地形图， 在地形图上设计路线， 将设计路线位置标定到地面。 ② 建桥前，测绘河流两岸的地形图， 测定河流的水位、流速、流量与河床地形图、 桥梁轴线长度，为桥梁设计提供资料， 将设计桥台、桥墩位置标定到实地。 ③ 开挖隧道前，在地形图上确定隧道位置，
青岛大港1号码头验潮站
青岛大港1号码头验潮站
青岛大港1号码头验潮站
青岛大港1号码头验潮站标牌
青岛观象山水准原点
水准原点旱井
水准原点玛瑙石标志
水准原点标牌
水准原点至1956年黄海高程系0海平面的高程
水准原点至1985国家高程基准0海平面的高程
第四节、用水平面代替水准面的限度 正常情况： 地面 椭球面 平面 思考： 什么情况下用水平面代替水准面？
第三章 数字测图系统的硬件设备
第三章数字测图系统的硬件设备数字测图系统的硬件设备主要由野外数据采集设备（包括全站仪和GPS-RTK等）、内业数据采集设备（包括数字化仪和扫描仪等）、数据处理设备（计算机）和数据输出设备（包括绘图仪和打印机等）组成。
本章主要介绍数字测图系统的硬件的基本知识及其使用。
§3-1 全站型电子速测仪随着光电测距和电子计算机技术的发展，20世纪70年代以来，测绘界越来越多地使用一种新型的测量仪器——全站型电子速测仪，简称全站仪，它是一种可以同时进行角度测量(水平角和垂直角)和距离(斜距、平距、高差)测量、由机械、光学、电子组件组合而成的测量仪器。
由于在同一测站上能够同时完成角度测量、距离测量和高差测量等工作，故被称为全站仪。
开始时，是将电子经纬仪与光电测距仪装置在一起，并可以拆卸，分离成电子经纬仪和测距仪两部分，称为积木式全站仪。
后来将光电测距仪的光波发射接收装置系统的光轴和经纬仪的视准轴组合为同轴，成为整体式全站仪，并且配置了电子计算机的中央处理单元、储存单元和输入输出设备，能根据外业观测数据(角度、距离等)，实时计算并显示出所需要的测量成果：点与点之间的方位角、平距、高差或点的三维坐标等。
通过输入输出设备，可以与计算机交互通讯，使测量数据直接进入计算机，进行计算、编辑和绘图。
测量作业所需要的已知数据也可以从计算机输入到全站仪。
这样，不仅使测量的外业工作高效化、而且可以实现整个测量作业的高度自动化。
其主要精度指标是测距精度和测角精度，测距精度分为固定误差和比例误差。
如拓普康GPT-3102N全站仪的标称精度为：测角精度=±2〞；测距精度=±（2+2ppmD）mm，国家计量检定规程（JJG100－94）将全站仪准确度等级分划为四个等级（见表3-1）。
一、全站仪的结构（一）电子测角系统全站仪的电子测角系统也采用度盘测角，但不是在度盘上进行角度单位的刻线，而是从度盘上取得电信号，再转换成数字。
第3章数字测图系统硬件
全站型电子速测仪（Electronic Theometer Total Station），它由电子经纬仪、光电（主要 为红外线）测距、电子微处理器及数据自动记 录装臵等部分构成。 (一)全站型电子速测仪的特性 1.自检与改正功能 2.大容量内存 3.双向传输功能 4.程序化 5.智能化：单人测量系统
（三）目标的自动识别与照准
自动目标识别并驱动轴系
照准目标，把测量员从全站 仪测量工作中最为繁重一项
操作——人工照准目标中解化”又上了一个新的台阶。
三、徕卡全站仪—新技术的领导先驱
（四）全站仪的无合作目标测距
有的时候，在目标点 上要摆反射棱镜是比较麻 烦的，甚至是不可能的， 此时要测距怎么办呢？ 现在有同轴型的全站 仪，可以无合作目标测距， 即所谓的“测站”单人测 量系统。
增量式光栅度盘测角原理
3．动态光栅度盘测角原理
n0 0
(1).粗测 粗测 n0 只能够测定角度值中的大数。 (2).精测
T 0 T0
式中：0—动态度盘旋转过角度0 所用的时 T 间； △T—转过 所用的时间。
4.读数系统 （1）编码度盘的读数系统 在用编码度盘的电子经纬仪中，通过光电 探测器获取特定度盘的编码信息，并由微处理器 译码，最后将编码信息转换成实际的角度值。
一、计算机硬件（略） 二、部分输入、输出设备
1.图形数字化仪 数字化仪由数字化板、定标器及控制电路组成。 数字化板：一个精细的坐标系。 主要技术指标：分辨率、精确度和幅面大小。 分辨率：是能分开相邻两点的最小间距，通常为 ±0.01mm~±0.05mm，即500线/mm~500线/mm。 精确度：指量测坐标值与原图坐标值的符合精度， 一般为±0.025mm~±0.20mm； 有效工作幅面：最小为280mm×280mm，最大可 达1000mm×1200mm。图纸的幅面由A4~A0。
数字测图系统的硬件设备知识简介
数字测图系统的硬件设备知识简介
数字测图系统是一种用于进行测量和绘图的先进设备，它能够通过数字化技术实现精准的测量和绘图工作。
数字测图系统的硬件设备包括以下几个方面的知识：
1. 测量仪器：数字测图系统通常配备有各种类型的测量仪器，如全站仪、GPS定位仪、激光测距仪等。
这些仪器能够实现对地面特征、建筑物、道路等场景的高精度测量，为后续的绘图工作提供准确的数据支持。
2. 计算机设备：数字测图系统需要配备高性能的计算机设备，用于数据处理、图像处理、绘图和分析等任务。
通常情况下，数字测图系统会使用专门的绘图软件和地理信息系统（GIS）软件，以实现测量数据的数字化处理和地图制作等功能。
3. 显示设备：数字测图系统通常使用高分辨率的显示设备，如液晶显示器、投影仪等，用于显示测量数据、绘图结果和地图信息。
这些显示设备能够提供清晰、精确的数字图像，方便用户进行数据分析和可视化呈现。
4. 数据存储设备：数字测图系统需要使用大容量的数据存储设备，如硬盘、固态硬盘、云存储等，用于存储测量数据、绘图文件和地图信息。
这些数据存储设备能够保障数据的安全性和可靠性，保证用户随时能够获取所需的数据和信息。
总的来说，数字测图系统的硬件设备包括测量仪器、计算机设备、显示设备和数据存储设备等。
这些设备的高性能和互联互
通性能，能够为用户提供高效、精准的测量和绘图服务，广泛应用于土地测绘、城市规划、建筑工程、地理信息系统等领域。
2.2 数字测图硬件设备
二 数字测图硬件设备
硬件设备一：
地面测量仪器： 获取地面信息的基本设备。
电子速测仪（全站仪）、 gps 、经纬仪 &传输的机助成图系统都适用各种地 面测量仪器进行采集，如 CASS 系统设有速 测仪、经纬仪加测距仪、视距、量距等各种 采集模式，能充分的利用现有的仪器设备。
全站仪
徕卡 南方
GPS观测
•硬件设备二：
电子计算机 ：进行数据采集、储存、处理的
基本设备。
外业数据采集所用的计算机要求计算机袖珍化， 便于野外携带和使用，常用PC-1500、PC-E500 及便携机。内业处理所用的计算机一般采用微 型计算机，要求计算机有足够的贮存容量和运 算速度。
硬件设备三：
图形输入设备
用于将地图几何图形转换为数据的专用设备。 手扶跟踪式直角坐标数字化仪：操作简单、价 格低，其图形输入的精度能够满足地图精度的 要求。 自动扫描数字化仪(亦称扫描仪)： 速度快，但 由于其精度和矢量化等问题，在精度要求较高 的大比例尺成图方面，还有待进一步研究。
手扶跟踪数字化仪
扫描仪
硬件设备四：
图形输出设备：实施制图数据到图形的设备。 打印机：具有图形输出速度快的特点，虽 然打印的图形不精致，但能为制图人员提供概 略的样图以供检查。
图形显示器：通常把它归属于计算机设备， 而不是一个单独的图形输出设备。
自动绘图仪：种类很多，功能各异，没有 严格的分类标准。有喷墨式、激光式。
图形输出设备：绘 图 仪
硬件设备一：
地面测量仪器： 获取地面信息的基本设备。
电子速测仪（全站仪）、 gps 、经纬仪 &传输的机助成图系统都适用各种地 面测量仪器进行采集，如 CASS 系统设有速 测仪、经纬仪加测距仪、视距、量距等各种 采集模式，能充分的利用现有的仪器设备。
全站仪
徕卡 南方
GPS观测
•硬件设备二：
电子计算机 ：进行数据采集、储存、处理的
基本设备。
外业数据采集所用的计算机要求计算机袖珍化， 便于野外携带和使用，常用PC-1500、PC-E500 及便携机。内业处理所用的计算机一般采用微 型计算机，要求计算机有足够的贮存容量和运 算速度。
硬件设备三：
图形输入设备
用于将地图几何图形转换为数据的专用设备。 手扶跟踪式直角坐标数字化仪：操作简单、价 格低，其图形输入的精度能够满足地图精度的 要求。 自动扫描数字化仪(亦称扫描仪)： 速度快，但 由于其精度和矢量化等问题，在精度要求较高 的大比例尺成图方面，还有待进一步研究。
手扶跟踪数字化仪
扫描仪
硬件设备四：
图形输出设备：实施制图数据到图形的设备。 打印机：具有图形输出速度快的特点，虽 然打印的图形不精致，但能为制图人员提供概 略的样图以供检查。
图形显示器：通常把它归属于计算机设备， 而不是一个单独的图形输出设备。
自动绘图仪：种类很多，功能各异，没有 严格的分类标准。有喷墨式、激光式。
图形输出设备：绘 图 仪
数字测图的硬件设备
数
字
点位测定原理
化
测
R1
图
技
R2
术
2个球面相交成一个圆弧 点位被限制在一曲线上
数
字 化
点位测定原理
测 图
R3
技
R1 R2
术
3 个球面相交成一个点 3 个距离段可以确定纬度，经度，和高程
点的空间位置被确定
数
GPS测量模式
字
化 测
(x1,y1,z1)
(x2,y2,z2)
(x3,y3,z3)
图
技 术
微处理器
数
全站仪
字
化 测
全站仪自诞生以来在精度指标上没有显著变
图
化，发展的实质是在功能上的进步、完善。
技
术
第一代： 斜距、平距转换
第二代： 专项功能
第三代： 磁卡、内存
第四代： 电脑型全站，有操作系统DOS
第五代： 可视化，WinCE全站仪
数 字
拓扑康
索佳
化
测
图
技
术
显示面板
尼康
测距精度大都在 2mm+2ppm左右
数
字
化
测 图
第二章
技
术
数字测图系统的硬件设备
数 数字测图系统硬件设备
字
化
测
图
技
数据采集设备
术
数据处理
输入输出设备
数
§2.1 全站仪
字
化 测
全站仪是全站型电子速测仪的简称，它
图 技
集电子经纬仪、光电测距仪和微处理器于
术 一体，能完善地实现测量和处理过程的一
体化。
光电测距仪
数
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水
平
角
定
义
如图所示，O、A、B为地面上任意三个点，其高程不
相等。现将这三个点沿铅垂线方向，投影到同一水平面上，
得到o，a，b，三个点。水平线oa与ob间的夹角，就是地 面上直线OA和OB两方向之间的水平角。由此可知地上一
点到两目标的方向线之间的水平角就是通过该两方向线所
作竖直面间的两面角。也就是说通过倾斜线OA和OB分别 作两个铅垂面与水平面相交，其交线oa与ob所构成的夹角
第3讲数字测图系统硬件设备
4.5 全站仪及特点
• 三同轴望远镜 在全站仪的望远镜中，照准目标的视准轴、光
电测距的红外光发射光轴和接收光轴是同轴的，因此，测 量时使望远镜照准目标棱镜的中心，就能同时测定水平角、 垂直角和斜距。
第3讲数字测图系统硬件设备
4.5 全站仪及特点
• 同时测角（水平角和竖角）和测距； • 望远镜的视准轴和测距仪的视准轴是同轴的； • 对水平角和竖角进行补偿（具有双轴补偿器）； • 数据电子显示，并存入内存储器，无须读数，无须
D HD SD l 6) 水平角H l 7) 竖直角(天顶距) V
第3讲数字测图系统硬件设备
V
α
90 0 A 180
270
B
C
b β
c
第3讲数字测图系统硬件设备
3地面控制点的作用
7
1
8
9
A
3
2
10
B5
11
E
12
131415
6
4
18
17D16C来自第3讲数字测图系统硬件设备
水平角测量原理
第3讲数字测图系统硬件设备
第3讲数字测图系统硬件 设备
2020/11/26
第3讲数字测图系统硬件设备
2.6 使用全站仪测图
l 1 示意 l 2常用术语 l 3地面控制点的作用 l 4 全站仪数据采集步骤 l 5测量前的准备 l 6角度测量 l 7距离测量 l 8坐标测量 l 9专用测量 l 10存储数据卡的使用
第3讲数字测图系统硬件设备
第3讲数字测图系统硬件设备
自动全站仪
• 徕卡公司的TPS1100系列 全站仪的特性
▫ 马达驱动与自动目标识别； ▫ 自动跟踪； ▫ 镜站遥控测量； ▫ 无反射棱镜测量； ▫ 支持用户自编应用程序。
第3讲数字测图系统硬件设备
2常用术语
l 1) 控制点（导线点） l 2) 测站点 l 3) 后视点 l 4) 碎部点 l 5) 距离（平距、斜距）
第3讲数字测图系统硬件设备
同样道理，如果在O点竖直放置一个有一定分 划的度盘，就可以在此度盘上分别读出倾斜视线
OA的读数p和水平视线oa的读数q，则OA的竖直 角α就等于q 减去p ，即
α= q-p 竖直角测量时，倾斜视线在水平视线以上时，如
图所示，A点α为正（“+”），称仰角，B点α为负 （“-”）， 称俯角。
记录。 • 一般可存3000点的数据（角度、距离、坐标） • 数据输出——提供RS232C串口和电子手簿、掌上电
脑、计算机等外部设备连接； • 提供多种测量模式——距离测量、角度测量、坐标
测量、高级测量（后方交会、放样测量、对边测量、 悬高测量）
第3讲数字测图系统硬件设备
4.5 全站仪及特点
➢ 方位角设置
第3讲数字测图系统硬件设备
4.1测量前的准备(SET 2C)
l 1．电池的安装与检查 l 2．垂直度盘和水平度盘指标的设置 l 3．倾角的自动补偿与使用倾角显示进行整平 l 4．照准目标调焦及显示窗和分划照明 l 5. 参数设置
第3讲数字测图系统硬件设备
4.1.1电池的安装与检查
1 示意 观看测量工作录像
第3讲数字测图系统硬件设备
4.5 全站仪及特点
由于全站仪集测角、测距于一体，由微处理机控制能自 动进行测距、测角，能自动归算水平距离、高差和坐标等，还能 进行施工放样，能自动记录观测数据，所以使用极为方便，深受 广大测量工作者的欢迎。
我国从80年代初期开始小批量引进外国制造的全站仪， 到90年代已能自主研制并批量生产。目前，全站仪已在国民经济 各个部门得到广泛应用。
为m和n，则水平角β就等于n减去m，即
β = n- m
根据以上的分析，用于测量水平角的经纬仪，必须具
备一个水平度盘，并没有能在该刻度盘上进行读数的
指标为了瞄准不同高度的目标经纬仪的望远镜不仅能
在水平面内转动，而且能在竖直面内旋转。
竖直角测量原理
第3讲数字测图系统硬件设备
竖直角也称垂直角，就是地面上的直 线与其水平 投影线（水平视线）间的夹角。 如图，Aa垂直于水平面并交于a点，∠ Aoa 就是直线OA的竖直角，常用α表示。
全站仪的独立观测值是斜距、水平方向值和垂直角，其 他数据如平距、高差、坐标等可由全站仪内的微处理机计算而得 ，不必另行观测，这是在全站仪的使用过程中应当注意的。
全站仪发展历程
第3讲数字测图系统硬件设备
Wild T2000电子经纬仪+ DI5相位式红外测距仪
Wild 新T2+DI1000 相位式红外测距仪
➢三维坐标测量、放样
➢对边测量
➢悬高测量
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4.5 全站仪及特点
➢角度偏心测量
➢面积计算
➢测站点高程
➢后方交会测量
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4.5 全站仪及特点
• 自动全站仪是 一
• 种能自动识别、 照
• 准和跟踪目标的 全
• 站仪，又称测量 机
• 器人。 • 本图为徕卡
公司
∠ aob就是空间夹角∠AOB的水平投影，也即水平角。
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水
平
角
为了测出水平角的大小，假设在O点（称为测站点）
测 的铅垂线上，水平地安置一个有一定刻划的圆形度盘，
量 并使圆盘的中心位于O点的铅垂线上。如果用一个既
原 能在竖直面内上下转动以瞄准不同高度的目标，又能
理
沿水平方向旋转的望远镜，依次从O点瞄准目标A和B， 设通过OA和OB的两竖直面在圆盘上截得的读数分别
第3讲数字测图系统硬件设备
相关术语 见课件术语
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4 全站仪数据采集步骤
l 1 测量前的准备（SET 2C） l 2 数据采集准备(托普康211D)
– (1) 测站设置 – (2) 参数设置 – (3) 检查内存空间
l 3数据采集操作步骤(托普康211D)
– (1) 输入控制点坐标 – (2) 整置仪器 – (3) 输入数据采集文件名 – (4) 输入测站点数据 – (5) 输入后视点数据 – (6) 定向 – (7) 碎部测量 – (8) 数据记录